上海高層建筑空調(diào)設(shè)計新方法【空調(diào)優(yōu)秀論文】

1、上海高層建筑空調(diào)設(shè)計新方法關(guān)于空調(diào)平面分區(qū)概況在歐美和口木，對于像諸如商場、餐飲、辦公樓等人面積空間的空調(diào)設(shè)計都遵循一個基 本前提平面分區(qū)。所謂平面分區(qū)主要冇兩層含義：根據(jù)負(fù)荷狀態(tài)下的不同進(jìn)行分區(qū)。 譬如，在某些場合，考慮到太陽輻射熱負(fù)荷可能隨朝向和時間冇很人變化，故按朝向可分成 東區(qū)、西區(qū)、南區(qū)、北區(qū)，以利分別單獨(dú)控制；但是應(yīng)用得更多的是按冬季室內(nèi)負(fù)荷性質(zhì)不 同而進(jìn)行分區(qū)，分成內(nèi)區(qū)和周邊區(qū)。在同一區(qū)（譬如內(nèi)區(qū)或周邊區(qū)）內(nèi)，為了考慮節(jié)能運(yùn) 行，又人為地把一大塊面積的空間假想地按150-250m2劃分成一個個小區(qū)。每1個小區(qū)內(nèi)由 1臺代表該區(qū)溫度的溫度傳感器來控制該區(qū)的溫度。對此，部分國家的空調(diào)

2、設(shè)計節(jié)以冇規(guī)范 中還明確地規(guī)定了這種分區(qū)的最大面積的限值。關(guān)于這一點(diǎn)，其實(shí)也是很容易理解的。如果一個很大的空間僅由1臺裝在某處的溫度 傳感器來代表整個人空間的溫度進(jìn)行溫度控制，那么由于氣流組織和各個局部負(fù)荷的差異, 各處的溫度差別可能會很大，在同一吋期內(nèi)可能出現(xiàn)一處過冷，另一處過熱的現(xiàn)象。這種過 冷、過熱，顯然便導(dǎo)致了能源的浪費(fèi)。對此，這里不打算進(jìn)行評述，下面擬著重討論內(nèi)區(qū)和周邊區(qū)的問題。1幢大樓標(biāo)準(zhǔn)層平 面一般至少得有500-1000m2,其進(jìn)深少則幾米,多則十兒米。經(jīng)驗(yàn)表明,緊鄰?fù)鈮Α⑼獯?的區(qū)間，冬季由于室外氣溫低于室內(nèi)，通過外墻、外窗的傳滲透等影響，室內(nèi)盂要供暖，才 能保持室內(nèi)所需的溫

3、度。但是，遠(yuǎn)離外墻、外窗的區(qū)間，冬季卻沒有這炎熱損失，所以，它 沒冇供暖要求。非但如此，現(xiàn)冇的現(xiàn)代化人廈的使用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，隨著辦公設(shè)備的迅速進(jìn) 步，室內(nèi)使用的臼動化辦公設(shè)備的種類和數(shù)量愈來愈多，如計算機(jī)、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、文件 破碎處理機(jī)、傳真機(jī)等等。這些辦公設(shè)備的用電自然最終還是以熱的形式散發(fā)出來。期外, 現(xiàn)代化大廈室內(nèi)照明的照度標(biāo)準(zhǔn)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般常規(guī)建筑。這樣人功率的照明燈具顯然也是 全年穩(wěn)定的散熱源。所以，就這部分區(qū)間而言，冬季不但不盂供暖，而且還得供冷，否則室 內(nèi)便會過熱。基于冬季這兩個部分區(qū)間的兩種截然不同的空調(diào)要求，現(xiàn)在歐美、h本等國家的規(guī)范化 做法都是首先在平而上劃分為周邊區(qū)和內(nèi)

4、區(qū)。內(nèi)區(qū)需全年供冷，周邊區(qū)則是冬季供暖、夏季 供冷。至于周邊區(qū)和內(nèi)區(qū)的具體劃分方法，大致是把距周邊外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面3-5m的這一區(qū) 間定為周邊區(qū)，其余的而積則統(tǒng)稱內(nèi)區(qū)。由于周邊區(qū)和內(nèi)區(qū)冬季的運(yùn)行工況不同，所以，在空調(diào)水系統(tǒng)的設(shè)計上必須作出相應(yīng)的 考慮和安排。譬如，在水系統(tǒng)方面，盡管對個別空調(diào)機(jī)組而言，一般都是采用雙管制；但是, 對于整個屮央空調(diào)的水系統(tǒng)，這時便不是雙管制所能滿足要求的了。因?yàn)樵谶@種情況下，冬 季一方面要考慮周邊區(qū)的供暖，需要供熱水；而另一方面乂要顧及內(nèi)區(qū)的供冷，必須供冷水。 所以，從這一層意義上來主產(chǎn)，采用如此分區(qū)的空調(diào)工程的屮央空調(diào)水系統(tǒng)必須是四管制。空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)在論及空調(diào)風(fēng)系

5、統(tǒng)的變化和新進(jìn)展時，需要再重申一點(diǎn)，即我們的討論主要是針對以辦 公為主耍功能的高層辦公樓建筑而言，需耍把以居住為主耍功能的賓館客房撇開不談。因?yàn)?對于賓館、公寓之類建筑的空調(diào)方式，可以說至今還沒有出現(xiàn)其他任何一種能比風(fēng)機(jī)盤管這 種水一空氣方式更為成熟、適用和經(jīng)濟(jì)有效的空調(diào)方式。一、變風(fēng)量空調(diào)方式的應(yīng)用眾所周知，一般辦公樓在建筑和使用功能上不同于賓館、酒樓客房的一大特點(diǎn)就是空間 大、面積大、內(nèi)裝修講究、隔間的分隔耍求能靈活多變。對于這類建筑，過去一直難于找到 合適的空調(diào)方式。如果采用常規(guī)的全空氣方式，一方而送風(fēng)管、凹風(fēng)管截而積大，很難適應(yīng) 高層建筑層高低的狀。另一方而，那么大的一個多區(qū)系統(tǒng)，各區(qū)

6、的溫度控制耍求也實(shí)在是 眾口難調(diào)。因此，至今為止，不少辦公樓還都不得不采用帶獨(dú)立新風(fēng)的風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)這樣的 空調(diào)方式。然而，風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)存在不少問題，其中最大的問題就是滴水問題。引起滴水的原因很 多，譬如冷凍水供、回水管和滴水管的保溫不好，凝結(jié)不排水管安裝坡度不夠，滴水盤排水 口積灰堵塞等等。這種種因素都會導(dǎo)致凝結(jié)水的滴漏并污染吊頂。另外，辦公樓開間大，其 隔間隨用戶的變換，需頻繁改變，如果采川風(fēng)機(jī)盤管機(jī)紐，則具固定的送風(fēng)口和回風(fēng)口將很 適應(yīng)隔間的調(diào)整?；谏鲜龇N種因素的考慮，現(xiàn)在有些肓級辦公樓的空調(diào)丄程已決定擺脫風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng), 取而代z的是如圖1所示的變風(fēng)量空調(diào)方式。按筆者的分析與歸納，這一系

7、統(tǒng)具有一個很明顯的特征，即系統(tǒng)的層次清楚。概括起來 講，可以歸納為3個層次：樓、層、區(qū)。具具體的含義是：第1層起，全樓設(shè)一套屮央新 風(fēng)處理機(jī)纟r,這是一個定風(fēng)蜃式(cav)系統(tǒng)，專門用于向各層送固定數(shù)量的新風(fēng)。第2 層次，每層設(shè)1套或2套空氣處理機(jī)紐和相應(yīng)的一次送風(fēng)系統(tǒng)。這是一個變風(fēng)量式(vav) 系統(tǒng)，其送風(fēng)量可根據(jù)送風(fēng)干管內(nèi)的靜壓傳感器進(jìn)行白動調(diào)節(jié)。另外，其送風(fēng)溫度可由1 只溫度傳感器進(jìn)行預(yù)先設(shè)定的定值控制。笫3層次，每1個分區(qū)設(shè)1臺風(fēng)機(jī)混合箱，或具 他類型的終端，后者也像風(fēng)機(jī)盤管一樣，暗裝在巾頂內(nèi)。風(fēng)機(jī)混合箱根據(jù)所在分區(qū)的溫度狀 況，由溫度傳感器控制一次風(fēng)的風(fēng)量，然后通過軟管分別送到各個

8、送風(fēng)口。風(fēng)機(jī)混合箱有兩 種：一種用于內(nèi)區(qū)，其屮只有1臺風(fēng)機(jī)和過濾器，不含任何熱交換器；另一種適用于周邊區(qū), 其屮除風(fēng)機(jī)和過濾器外，還裝有一組加熱器。另外，在一次風(fēng)的接口風(fēng)管上裝有風(fēng)量調(diào)節(jié)閥, 示者可根據(jù)各相應(yīng)分區(qū)的溫度控制器的指令動作，調(diào)節(jié)一次風(fēng)的風(fēng)竝。對每一個分區(qū)或每個 風(fēng)機(jī)混合箱而言，盡管其一次風(fēng)量根據(jù)溫度控制的要求，隨時都在變化，但具總的送風(fēng)量卻 不會變化。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在如下幾個方面：乩用全空氣方式取代了水一空氣方式的風(fēng)機(jī)盤管，從而從根本上杜絕了凝結(jié)水滴漏的可能 性。b. 它不同于-般的全空氣方式的空調(diào)系統(tǒng)，前者利用吊頂空調(diào)作回風(fēng)室，基本上可省去回風(fēng) 管，而且一次風(fēng)可采用低溫送

9、風(fēng)，溫度可以較低，因而一次風(fēng)蜃可減少，從而可縮小送風(fēng)干 管的截面尺寸。c.與-般全空氣方式的多區(qū)系統(tǒng)不同，可實(shí)現(xiàn)各分區(qū)的獨(dú)立的溫度控制，從而改善室內(nèi)溫度 分布狀態(tài)，并口可節(jié)能。d.可適應(yīng)辦公室隔間的變化，因?yàn)轱L(fēng)機(jī)混合箱的安裝部位及回風(fēng)口的位置均與具卜-面的隔墻 無關(guān)，即使要改變送風(fēng)口位迸，也只需調(diào)整送風(fēng)軟接管的走向即可。當(dāng)然，這種系統(tǒng)也有其不足z處。首稱，在冬季，由于內(nèi)區(qū)需供冷，周邊區(qū)需供暖，周 邊區(qū)的一次風(fēng)需要冷卻后再進(jìn)行加熱，這顯然構(gòu)成了能源的浪費(fèi)。其次，在多數(shù)情況下，其 造價耍高于一般的風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)。二、雙風(fēng)機(jī)的全空氣式系統(tǒng)在上海較早建成的一些高層辦公大樓里，現(xiàn)在反映比較普遍的一個主耍問

10、題就是新鮮空 氣量不足，這引起了辦公樓內(nèi)的工作人員的投訴和抱怨，這個問題已被專門的實(shí)測結(jié)果所證 實(shí)。造成這種室內(nèi)空氣品質(zhì)問題的原因町能有多種，主要的還是空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計上的毛病。這 主要表現(xiàn)在以下幾方面：比在設(shè)計之初，雖然設(shè)計師在設(shè)計屮也都按規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)考慮了必要的新風(fēng)量；另外，衛(wèi) 牛間也按規(guī)范耍求的換氣次數(shù)設(shè)計了排風(fēng)。這樣的設(shè)計看似一切均按規(guī)范進(jìn)行，并無什么不 妥。但實(shí)際上，這只是紙上談兵。問題在于，若按僅有的幾處t生間的排風(fēng)，其總的排風(fēng)量 還是太小，無論如何也平衡不了整個樓層所需的最小新風(fēng)量。待建筑物建成投入運(yùn)行后，往 往由于無法開窗，新鮮空氣不能如設(shè)計上計算的那樣如數(shù)供應(yīng)，導(dǎo)致人樓辦公區(qū)內(nèi)新鮮

11、空氣 嚴(yán)重不足，住戶們成犬抱怨頭昏頭痛。一旦查出原因，人們就不得不紛紛搬離這種惡劣的工 作環(huán)境。b.在一些較早建成的豪華辦公大樓里，也許是由于機(jī)房而積過小，難以安排；也許是由 于設(shè)計師為了省事，新風(fēng)管往往不是直接接入空調(diào)機(jī)組內(nèi)，而僅僅通入機(jī)房內(nèi)，新風(fēng)完全靠 機(jī)房內(nèi)的負(fù)壓吸入。這樣的做法，省事倒是省事，然而，實(shí)際效果卻令人遺憾。說起來，設(shè) 計也是按規(guī)范取用新風(fēng)量，但實(shí)際情況卻大相徑庭。c.所謂的變風(fēng)量空調(diào)器不顧場合的濫用。對于高層辦公人廈，先姑且不談其塔樓部分, 且說那些高層辦公人樓兒乎必備的裙房部分。裙房-般均用作商店、餐飲、娛樂、集會場所。 對于這些公共場所的空調(diào)，早期因缺少經(jīng)驗(yàn)采川風(fēng)機(jī)盤管

12、加新風(fēng)的方式比較多。后來，大多 數(shù)有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計單位在設(shè)計文件屮往往都宣稱須要用的是全空氣變風(fēng)量方式。但實(shí)際上采川 的卻是所謂的“變風(fēng)量空調(diào)機(jī)紐”。具實(shí)，這種變風(fēng)量空調(diào)機(jī)紐在功能上與風(fēng)機(jī)盤管類似, 只能視作大型風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組，無法真正變風(fēng)量。采川這種簡易式的空調(diào)機(jī)組是不能滿足全年 節(jié)能運(yùn)行和充足的新風(fēng)要求的。那么，舒適性全空氣方式空調(diào)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)模式應(yīng)該是怎樣的呢？歸納起來，一個規(guī)范化 的舒適性全空氣式空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)該是完全自動控制并帶有雙風(fēng)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)全年新風(fēng)量調(diào)節(jié)，冬、 夏季能確保最少新風(fēng)量，春、秋季能實(shí)現(xiàn)節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的基本紐成及具簡 單易行的控制原理見圖2。其相應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的控制作用

13、見圖3、圖4和圖5o需要說明的是，關(guān)于舒適性空調(diào)的節(jié)能口動控制方法，根據(jù)氣彖分區(qū)的不同，可有多種 多樣的多工況白動邏輯程序控制方式。這些方式在微機(jī)的支持下盡管實(shí)現(xiàn)起來并不難，但卻 顯得十分繁朵。比較簡單易行、實(shí)用的當(dāng)首推如圖2中所示的三種工況分程控制。不管是模 擬式控制，還是直接數(shù)字式控制，具動作的原理都可用圖3、圖4和圖5比較直觀地反映出 來。分程控制的特點(diǎn)是靠執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的定位器（電子式或氣動式）預(yù)設(shè)的信號響應(yīng)范圍（電 壓或氣壓值范圍），來確保各調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（如聯(lián)動的新風(fēng)和排風(fēng)閥fl、e2,加熱閥vi和冷卻 閥v2）不同時間、有序地相繼動作。在這里一共采用了三個調(diào)節(jié)器101、102、103。調(diào)節(jié)

14、器 101的作川主要在于確保冬夏季最小新風(fēng)量的設(shè)定。調(diào)節(jié)器103的作用在于根據(jù)室外溫度， 對室內(nèi)溫度傳感器設(shè)定值進(jìn)行口動再調(diào)。新風(fēng)閥i訂和排風(fēng)閥f2 （還有與之聯(lián)動，但作用相反的回風(fēng)閥f3）在過渡季根據(jù)室內(nèi)熱 負(fù)荷狀況逐步加大開度，以充分利用室外低溫空氣的白然供冷能力來代替制冷機(jī)運(yùn)行。這種 作用在國外統(tǒng)稱為“免費(fèi)供冷”（free cooling） o “免費(fèi)供冷”這是如今各國空調(diào)工程設(shè) 計節(jié)能規(guī)范中必有的非常重要的一條。加拿大1995年國家空調(diào)工程設(shè)計節(jié)能規(guī)范對非居住建筑空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的相 應(yīng)規(guī)范條文是這樣記述的：除用于公寓、旅館、汽不旅館z外的，風(fēng)量在12001/s（4320m3/

15、h）、供冷容量在20kw以上的所有空調(diào)系統(tǒng)都應(yīng)在設(shè)計中考慮按照卜-列途徑，利用室外空氣, 以求減小機(jī)械供冷的能耗：1、直接利用室外空氣供冷（新風(fēng)節(jié)能運(yùn)行系統(tǒng)）a. 直接利川室外空氣以降低機(jī)械供冷能耗的系統(tǒng)。在采川新風(fēng)與回風(fēng)混合的過程中應(yīng)能 使室外空氣取用量達(dá)到100%的程度，以獲得室內(nèi)空調(diào)所需的進(jìn)風(fēng)溫度。b. 在如上所述的系統(tǒng)屮應(yīng)設(shè)有自動控制裝置以使當(dāng)室外空氣溫度高于回風(fēng)溫度，或者當(dāng) 室外空氣值人于回風(fēng)空氣值時，能白動地把新風(fēng)量控制在滿足室內(nèi)空氣品質(zhì)要求的最小限 度。c除下述情況（即直接膨脹式系統(tǒng)，為避免因新風(fēng)取用量過大而導(dǎo)致融霜'的悄況）外, 在如上述各條文中規(guī)定的系統(tǒng)設(shè)計條件下，應(yīng)

16、能在即使機(jī)械供冷裝置已準(zhǔn)備妥當(dāng)隨時可用的 情況下，也口j做到使新風(fēng)和回風(fēng)混合后的溫度盡可能接近室內(nèi)空調(diào)所需的送風(fēng)溫度。2、間接利用室外空氣供冷（水側(cè)節(jié)能運(yùn)行系統(tǒng)）關(guān)于笫2種新風(fēng)供冷能力的利用方法這里暫不討論，擬留在后而論及水系統(tǒng)時再予評 述。另外，說來十分有趣，而且也很值得引起注意的是，在美國加州1991年的空調(diào)設(shè)計節(jié) 能規(guī)范屮，除上述類似的條文規(guī)定外，對如何確保室內(nèi)新風(fēng)量還作了若干i-分明確的具體規(guī) 定。規(guī)范要求，系統(tǒng)在投入使用前，必須進(jìn)行認(rèn)真的調(diào)試，以確保風(fēng)量的平衡和新風(fēng)量的導(dǎo) 入。否則，每個系統(tǒng)必須在目的地安裝帶有讀數(shù)的就地或可遙測的新風(fēng)量計測儀表，以利隨 時直接觀察和監(jiān)測。由此可見，國

17、外對于確保空調(diào)新風(fēng)量的問題也像國內(nèi)一樣，受到普遍的關(guān)切，在一些新 建的豪華大廈中對這一點(diǎn)怎么強(qiáng)調(diào)也不過分。顯然，采丿i帶自動控制的雙風(fēng)機(jī)全空氣式系統(tǒng)是為滿足上述規(guī)范要求所必須的，因?yàn)檫@ 一方面可滿足關(guān)于新風(fēng)供冷的節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的耍求;另一方面乂可隨時白動保持系統(tǒng)新風(fēng)和 排風(fēng)之間的平衡，確保最小新風(fēng)量的導(dǎo)入。也許正是因?yàn)槿绱?，如今已有越來越多的場合，不僅像那些具有較好客觀安裝條件的高 層建筑裙房部分，以及金年不允許開窗生產(chǎn)的丄業(yè)廠房舒適性空調(diào)中趨向于采用如圖2所示 的系統(tǒng)，甚至某些新建的高層辦公大樓塔樓部分也開始出現(xiàn)采用這種系統(tǒng)的動向。例如，本市正在建筑屮的某一超高層辦公樓的設(shè)計方案是通過國際設(shè)計

18、招標(biāo)，由徳國一 家設(shè)計公司中標(biāo)1佃確定下來的。在該方案中，設(shè)計師提出了如圖6所示的雙風(fēng)機(jī)全空氣空調(diào) 方式結(jié)合采用降溫吊頂(cooling ceiling)方式。該空調(diào)方式有兩個特點(diǎn)：一是每13層設(shè)1套全空氣式空調(diào)系統(tǒng)，機(jī)房設(shè)于中間一層， 分別向上面6層和卜.面6層送風(fēng)和排風(fēng)；二是各室設(shè)置降溫吊頂，以作為夏季最熱期間的輔 助降溫裝置。為防止冷水盤管表面結(jié)雪，其入口水溫礙自動控制保持高于16°c。所用全空 氣式系統(tǒng)全年送風(fēng)溫度范圍為1624°c。過渡期對利用100%的全機(jī)關(guān)報風(fēng)。冬季和夏季則 用乙二醇溶液循環(huán)裝置對排風(fēng)的廢熱進(jìn)行回收利用。三、大溫差或低溫送風(fēng)近年來，國外基于節(jié)省

19、熱媒輸送能耗，推行大溫差小流量系統(tǒng)。對于空氣介質(zhì)而言，這 類系統(tǒng)便是大溫差的低溫送風(fēng)系統(tǒng)。具體的做法是冇時用5°c的低溫水，冇時也口j用7°c的 通常冷水把空氣處理到10°c左右，作為一次風(fēng)送入風(fēng)機(jī)混合箱與回風(fēng)混合，稍升溫后送入 室內(nèi)；也可直接通入變風(fēng)量末端裝置，以誘導(dǎo)室內(nèi)空氣與z混合，迅速減少送風(fēng)溫差。低溫 送風(fēng)的好處主要有3點(diǎn)：可減小送風(fēng)量，降低風(fēng)機(jī)動力消耗；對減小送風(fēng)管截面尺寸, 冇利于高層建筑層高的冇效利用；冇利于降低室內(nèi)相對溫度，改善舒適度。如今在上海采 用低溫送風(fēng)的工程有諸如88層的金茂大廈、上海證券大廈、原萬國金融大廈等高層和超高 層建筑，也有像在建

20、的上海兒童醫(yī)學(xué)中心這類高標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化醫(yī)院建筑。四、置換式通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng) 置換式通風(fēng)空調(diào)不同于通常的混合式空調(diào)方式，主耍表現(xiàn)在如下幾點(diǎn):a. 采取卜-送上回的送風(fēng)方式，可使清潔的送風(fēng)氣流百先進(jìn)入室內(nèi)人員呼吸帶和有效活動 區(qū)，形成有利于改善工作區(qū)的空氣品質(zhì)。b. 采用低速送風(fēng)，導(dǎo)致氣流緩慢擴(kuò)散上升，形成垂直方向上的溫度成層和溫升梯度，提 高了排風(fēng)和回風(fēng)溫度，可節(jié)省夏季運(yùn)行能耗。c. 由于是卜送風(fēng)，送風(fēng)溫度相對較高，對于全空氣式系統(tǒng)的運(yùn)行，加大了過渡季利川新 風(fēng)自然供冷的潛力，延長了其節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的周期，從而可更加縮短全年機(jī)械供冷的時間， 進(jìn)一步增大了節(jié)能效益。鑒于上述特點(diǎn)，置換式通風(fēng)空調(diào)方式普遍適用

21、于一切以舒適性為冃的公共場所，如影響 劇院、體育館等。據(jù)悉，在建的上海大劇院建筑設(shè)計方案為法國建筑師的作品，其觀眾廳采 用的即是座椅卜-送風(fēng)的置換式空調(diào)方式。另外，據(jù)認(rèn)為，置換式通風(fēng)空調(diào)方式應(yīng)用于一般被 視作難題的中庭空調(diào)，可獲得獨(dú)特的效杲?？傊谥脫Q式通風(fēng)空調(diào)方式的諸多優(yōu)點(diǎn)，預(yù)計隨看其送風(fēng)分布器的逐步國產(chǎn)化，必 將在我國為人們所廣泛接受。五、“地板下空調(diào)裝置”這是h本一家設(shè)計公司在上海某高層建筑設(shè)計方案國際招標(biāo)活動屮標(biāo)投標(biāo)書屮所捉岀 的一種新型空調(diào)方式的特定名稱。在此值得一提的是，在這次參加投標(biāo)的五家國外設(shè)計公司 屮有四家來自北美，一傢來自h本。具屮有4個方案提出采川以風(fēng)機(jī)混合箱為基礎(chǔ)的

22、變風(fēng)量 空調(diào)方式。但已記不清屮標(biāo)的ii木公司的方案是否在這四者之列。不過，他們與眾不同，給 人以深刻印象的是，除主要方案外，還捉出了不少輔助性空調(diào)節(jié)能措施?！暗匕宀房照{(diào)裝置” 即為其提出的為少數(shù)幾間高級領(lǐng)導(dǎo)人辦公室采用的新式空調(diào)裝置。據(jù)稱，這是一種獨(dú)立式超 薄空調(diào)機(jī)，其厚度僅為240mm,既對發(fā)揮空調(diào)機(jī)的功能，乂可兼作空間分隔的隔熱。這種設(shè) 備顯然包括制冷機(jī)、風(fēng)機(jī)、加熱器（電加熱）。據(jù)稱，它既看不到，也不需要在現(xiàn)場進(jìn)行外 部接管，而且其運(yùn)行可按季節(jié)的變化，改變送風(fēng)方式，即可實(shí)現(xiàn)夏季上送卜回，冬季卜送上 回?？照{(diào)水系統(tǒng)水側(cè)節(jié)能運(yùn)行系統(tǒng)室外空氣供冷的間接途徑在上述§ 2. 2中提到的加拿

23、大1995年國家空調(diào)工程設(shè)計節(jié)能規(guī)范對非居住建筑空調(diào)系 統(tǒng)的節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的條文中，只著重討論了直接利用室外空氣供冷（新風(fēng)節(jié)能運(yùn)行系統(tǒng)）的 節(jié)能方式，對于另一種間接利用新風(fēng)供冷的方法耒能涉及，現(xiàn)在此展開討論。1有關(guān)條文的引述在加拿大的國家空調(diào)工程設(shè)計節(jié)能規(guī)范相關(guān)條文的后續(xù)部分（間接利川室外空氣供冷一 水側(cè)節(jié)能運(yùn)行系統(tǒng)）是這樣規(guī)定的：3. 利用室外空氣通過直接蒸發(fā)、間接蒸發(fā)或兩者相結(jié)合的方式來冷卻供冷流體，以減少機(jī)械 供冷能耗的系統(tǒng)，應(yīng)能在室外空氣濕球溫度等于或低于7°c的情況下，為冷卻送風(fēng)空氣承擔(dān) 系統(tǒng)預(yù)期的全部供冷負(fù)荷。b.利用室外空氣通過顯熱交換途徑冷卻供冷流體，以減少機(jī)械供冷能耗

24、的系統(tǒng)，應(yīng)能在室外 空氣干球溫度等于或低于io°c的情況卜為冷卻送風(fēng)空氣承擔(dān)預(yù)期的全部供冷負(fù)荷。2個人的見解根據(jù)筆者的理解，結(jié)合近年來從各方面得來的信息，筆者以為，要遵守上述規(guī)定，傳統(tǒng) 的空調(diào)水系統(tǒng)必須作出某些適應(yīng)性的改變才行。這種改變可以舉出如下幾種：a. 過渡期和冬季，利用大樓新風(fēng)系統(tǒng)的鵬風(fēng)冷空氣對冷凍水的回水進(jìn)行預(yù)冷卻。如圖8所示的空調(diào)冷凍水系統(tǒng)是如今北美設(shè)計公司在國同人承接的某些高層建筑空調(diào) 工程設(shè)計中常見的一種節(jié)能方法。圖中所示為全樓共川的一套中央集中供新風(fēng)系統(tǒng)中的新風(fēng) 空氣處理機(jī)組。由于一直耒有機(jī)會與北美國家的設(shè)計專家們作而對而的交流，所以，只能根 據(jù)其示意圖與功能，按筆

25、者木人的理解對這一方式作出相應(yīng)的剖析。筆者以為圖中的前置換 熱器1和后置換熱器2,主耍用于過渡期和冬季的室外空氣“免費(fèi)供冷”用。圖中的3只三 通調(diào)節(jié)閥只作工況轉(zhuǎn)換閥，不作調(diào)節(jié)用。利川這3只電動三通調(diào)節(jié)閥和聯(lián)動的切換閥3的共 同作用，便可實(shí)現(xiàn)冬季、過渡期和夏季3種工況的轉(zhuǎn)換。例如，在冬季（當(dāng)室外低于10°c）時，切換閥3置于下方通路。冷凍水先后依次通過 各層空調(diào)器4和板式換熱器之示，進(jìn)入新風(fēng)空氣前置換熱器和示置換熱器2,在此與低溫的 新風(fēng)空氣連續(xù)進(jìn)行二次熱交換。一方面利丿ij室外的低溫空氣使冷凍水回水在進(jìn)入機(jī)械制冷之 前,先行“免費(fèi)”預(yù)冷至某一稍低的溫度,例如13.99,則15. 6-

26、13. 9=1. 7°c,即為新風(fēng)供 冷的節(jié)能效益。與此同時，低溫新風(fēng)經(jīng)與相對較高溫度的冷凍水回水換熱后，得以加熱，從 而節(jié)省了這部分新風(fēng)加熱所必須的外部供熱竝，這顯然可為系統(tǒng)的冬季運(yùn)行提供雙重的節(jié)能 效益。夏季，利用切換閥3,開通上方通路，使冷凍水先經(jīng)三通閥7、后置換熱器2和三通閥 8后，進(jìn)入各層空調(diào)器4、板式換熱器5,最后再通過前置換熱器1與三通閥6,返回冷水機(jī) 組。在此過程中，高溫、高濕的新風(fēng)空氣先后通過二次降溫、去濕換熱處理，可獲得所需的 進(jìn)風(fēng)參數(shù)。在過渡期，切換閥3開通下方通路，冷凍水則不經(jīng)后置換熱器2,不與新風(fēng)空氣進(jìn)行熱 交換，直接到達(dá)前換熱器1。顯然，這時水與室外進(jìn)風(fēng)空

27、氣之間的溫差己人人減小，但仍可 在不同程度上獲得部分預(yù)冷效果。筆者以為，上述方式確實(shí)可為系統(tǒng)運(yùn)行提供一定的節(jié)能效果，如果結(jié)合上述節(jié)能規(guī)范來 看，這一節(jié)能效應(yīng)尚遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足規(guī)范的耍求，因?yàn)楹笳咚Ｇ笮嘛L(fēng)供冷應(yīng)能承擔(dān)預(yù)期的全部 供冷負(fù)荷。b. 采用風(fēng)冷式冷水機(jī)紐的一種派牛型帶預(yù)冷卻的機(jī)紐這利機(jī)組的工作原理示于圖9。這一利用方式的缺點(diǎn)是，在平時（夏季）不利用室外空 氣預(yù)冷時，會加大風(fēng)冷冷凝器環(huán)路空氣側(cè)阻力，以致增大了相應(yīng)的能耗。但它的好處是，風(fēng) 冷冷凝器可與預(yù)冷盤管同時工作，不必相互排斥，必須切換使用。c. 利用制冷系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)冷卻水的密閉式冷卻塔進(jìn)行室外空氣供冷圖10所示即為這一方式的丄作原理圖。在

28、這一系統(tǒng)中是利用機(jī)械制冷系統(tǒng)中的冷卻水 冷卻設(shè)備密閉式冷卻塔，來實(shí)現(xiàn)冬季對口然冷源室外空氣的利用。顯然，在這里, 機(jī)械供冷與口然冷源供冷兩者是不能同時工作的，必須切換著使用。筆者以為，這一點(diǎn)也許 就是在加拿大國家空調(diào)工程設(shè)計節(jié)能規(guī)范中規(guī)定，以室外空氣干球溫度10°c或濕球溫度7 °c為工況轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)，并強(qiáng)調(diào)“能承擔(dān)系統(tǒng)預(yù)期的金部供冷負(fù)荷”的道理所在。為使該裝置能 在低于0°c的室外氣溫下正常運(yùn)行，系統(tǒng)中需充以乙二醇溶液不凍液。顯然，按照這一圖式，必須具備一個條件，即機(jī)械供冷系統(tǒng)必須采用密閉式冷卻塔。密 閉式冷卻塔價格雖然十分昂貴，但隨著制泠系統(tǒng)對冷卻水水質(zhì)耍求的提高

29、，在不少場合下其 應(yīng)用是不可少的。隨看新型高效、價廉的密閉式冷卻塔的面世，并考慮到其冬季運(yùn)行期間自 然供冷節(jié)能的效益，其普遍推廣應(yīng)用的前景將更趨光明。d. 利用板式熱交換器的節(jié)能運(yùn)行方式如圖11所示的這一方式基本上與上述利川密閉式冷卻塔的方式相類似，只不過在這里 是把肓接蒸發(fā)式（開式）冷地塔與板式換熱器結(jié)合起來使用，以代替密閉式冷卻塔的功能而 己。但是，在功能上它卻遠(yuǎn)遜于前者，因?yàn)楹笳咴谑彝鉁囟鹊陀?°c時是無法運(yùn)行的。變流量系統(tǒng)在我國，目前空調(diào)水系統(tǒng)采川定流量式系統(tǒng)比較普遍，其主要原因是它要求的的控制技 術(shù)較簡單。但是，由于空調(diào)水系統(tǒng)的輸送動力消耗量大，而且空調(diào)負(fù)荷的特點(diǎn)乂是絕人部

30、分 時間里處于低負(fù)荷狀態(tài)，這就為空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行捉供了巨大的潛力。所以，在上述的 空調(diào)工程設(shè)計節(jié)能規(guī)范中對此均有相應(yīng)的明確的條文規(guī)定。例如，美國ashrae/1es90. 1-19 89的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)屮明確捉出：“水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計成變流量系統(tǒng)。其所丿lj控制閥應(yīng)能根據(jù)系統(tǒng)負(fù) 荷的變化白動地調(diào)節(jié)開度或逐級開啟和關(guān)閉，系統(tǒng)應(yīng)能將流量降低到設(shè)計流量的50%或以fo改變流量的方法不僅僅限于采用變速傳動泵一種，可有多種方案選擇，如多臺泵的臺數(shù) 分段控制或泵的特性控制等?！鄙鲜鰲l文的規(guī)定是十分有道理的。一味追求變速傳動控制（如變頻控制），初次投資很 大。特別是在水系統(tǒng)規(guī)模比較大、并聯(lián)水泵臺數(shù)較多時，比較經(jīng)濟(jì)的

31、方法述是多臺水泵并聯(lián) 運(yùn)行中的臺數(shù)控制。圖12所示即為典型的二次泵系統(tǒng)臺為九控制原理圖。在該圖屮，-次泵系統(tǒng)采川負(fù)荷控制原理，根據(jù)瞬時供、回水量及溫差的乘積，計算出 實(shí)際的負(fù)荷量。當(dāng)負(fù)荷蜃減小到一臺冷水機(jī)組的容量時，便停開一臺機(jī)組及相應(yīng)的水泵。在 二次泵系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)負(fù)荷，也即流量的變化引起的供、回水干管屮壓差的變化，rti壓差 傳感器感測到示，通過壓差調(diào)節(jié)器控制旁通閥的開度，以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定斥差。同時，當(dāng)流 量計測得的流量減少到一臺二次泵的流量時，便停開一臺二次水泵。關(guān)于“三次泵”的應(yīng)用這里“三次泵”的名稱是筆者為敘述方便而采川的，相對于上述典型的二次泵圖式所作的一 個非正式命名。實(shí)質(zhì)上，

32、它是指裝在某些空調(diào)換熱器（冷卻器、加熱器）前川于系統(tǒng)循壞的 水泵。三次泵的典型連接方式應(yīng)用原理示于圖13o采用三次泵的這一做法冃前幾乎已成為歐美和h本等國家通行的標(biāo)準(zhǔn)做法。但是，這一 技術(shù)在我國卻不為人們所理解，往往會被經(jīng)手人員取消。與z對應(yīng)的傳統(tǒng)的三通調(diào)節(jié)閥接管 方式示于圖14。比較兩者不難看出，其間一個最大的區(qū)別在于前者町使子系統(tǒng)內(nèi)保持恒定 的水流量，適用于變流量的水系統(tǒng)。而后者的作用在于使子系統(tǒng)內(nèi)的流量隨負(fù)荷而變化，適 用于定流量的水系統(tǒng)。按筆者的分析，采用三次泵決不是對有町無、徒添麻煩的事，其好處主耍在于如卜幾個方而:a. 改善子系統(tǒng)的水力工況和循壞；b. 減少二次泵的揚(yáng)程；c. 改善

33、三通調(diào)節(jié)閥的運(yùn)行條件。關(guān)于這最后一點(diǎn)：筆者不得不多費(fèi)此筆墨。在關(guān)于三通調(diào)節(jié)閥的運(yùn)行方面，筆者曾有兩 次難忘的親白經(jīng)歷。一次是約10年前在對（國外某公司）1只dn80的三通調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)試 時，發(fā)覺具閥芯會不停地旋轉(zhuǎn)，過不多久便被磨損不堪。供貨單位認(rèn)為是因?yàn)橄到y(tǒng)壓力太大, 以致閥前后壓差超過了允許的限度所致。具實(shí)，水系統(tǒng)屮水泵的揚(yáng)程尚屬常規(guī)，僅只0.25- 0. 3mpa,基本上為克服系統(tǒng)阻力所必須。另外一次則是去年上海聘物館空調(diào)工程的調(diào)試。所 見也是一只較人規(guī)格的白動控制閥，結(jié)果控制閥難正簾運(yùn)行，以致冬季時常過熱，夏季乂過 冷。外方供貨單位也是堅持認(rèn)為閥前后壓差太大，超出了調(diào)節(jié)閥的允許限度（大口

34、徑閥的允 許限度?。灾麻y門無法關(guān)閉。這種種現(xiàn)象表明，我們過去通常習(xí)慣的設(shè)計手法不是沒有 問題的。采用三次泵的做法無疑會人人改善三通調(diào)節(jié)閥所賴以正常運(yùn)行的水力工況，因?yàn)槿?次泵的特性可完全針對所在子系統(tǒng)（盤管、調(diào)節(jié)閥）的水力狀況進(jìn)行選定。在述及三次泵及其與三通閥組成的子系統(tǒng)控制方式時，不能不提及最近出現(xiàn)的另一種更 簡化的采用變頻調(diào)速型三次泵代替三通閥與定流量型三次泵的組合型圖式（圖15） o這種 方式較z于圖13控制方式的優(yōu)點(diǎn)是不言口明的。關(guān)于空調(diào)水系統(tǒng)的垂直分區(qū)考慮到標(biāo)準(zhǔn)型冷水機(jī)組、空調(diào)器中的熱交換器以及閥門、管配件對水靜壓的承載能力， 迄今國內(nèi)對于肓層和超高層建筑空調(diào)水系統(tǒng)的常規(guī)做法，基

35、本上都是按60m或100m的高度 作垂直分區(qū)處理，即每隔60m或100m設(shè)置一個獨(dú)立的水系統(tǒng)，在適當(dāng)高度的樓層上分別設(shè) 置板式換熱器或者冷水機(jī)組，實(shí)現(xiàn)水力隔離。采用板式換熱器一方面加人了造價，另一方面 也增大了冷量和可供利用的溫度損失。按高度分區(qū)設(shè)登冷水機(jī)組，結(jié)果將是機(jī)房分散，管理 不便，加之系統(tǒng)各自獨(dú)立，冷水機(jī)纟f1不能互為備用，部分負(fù)荷下的運(yùn)行效率比起統(tǒng)一的系統(tǒng) 更低，能耗費(fèi)用增人。美國某設(shè)計單位在上海88層420m高的金丿戈人廈空調(diào)水系統(tǒng)的初步設(shè) 計屮木來是考慮設(shè)置一個統(tǒng)一的水系統(tǒng)。全部冷水機(jī)纟fl均集屮設(shè)于地下層內(nèi)，全樓不作垂肓 分區(qū)。為此，所有冷水機(jī)紐、空調(diào)器、閥門管件均按高靜壓承載

36、能力作特殊訂貨。美方專家 說明，這種處理手法在境外不少超高層建筑屮已經(jīng)有過多次實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)上是成熟的、可 靠的。后來，在實(shí)施小，中方有關(guān)專家提出了修改方案，按高度和負(fù)荷性質(zhì)，分別組成3 個獨(dú)立的系統(tǒng)，即高區(qū)系統(tǒng)、屮區(qū)系統(tǒng)和低區(qū)系統(tǒng)。各區(qū)系統(tǒng)均是一竿了到底，不殖民地作 垂直分區(qū)。這一作法的一個主要好處是町降低屮區(qū)和低區(qū)系統(tǒng)所有設(shè)備和管件的承載能力， 但無疑這也使系統(tǒng)失去了不少功能，如3個系統(tǒng)不能統(tǒng)一步調(diào)供冷，不能互為備用；在低負(fù) 荷時，3個系統(tǒng)的冷水機(jī)組都要在低負(fù)荷下運(yùn)行；另外，在管理上也增加了不少麻煩，因?yàn)?各系統(tǒng)屮的設(shè)備、閥門及管件的額定承壓能力不同，不能互換使用?？傊?，一個方案的優(yōu)劣 并

37、不是絕對的，仁者見仁嘛。大溫差、小流量的冷凍水系統(tǒng)迄今為止，我國空調(diào)工程屮空調(diào)川冷凍水系統(tǒng)的供、回水溫度的標(biāo)準(zhǔn)取值都是7/12°c, 溫差at二5°c,這也許可以說是兒十年一貫制了。但是，隨著境外設(shè)計單位，特別是北美國 家設(shè)計公司在上海建筑市場上的成功進(jìn)取，隨看蓄冷系統(tǒng)、低溫送風(fēng)技術(shù)以及冬季水側(cè)經(jīng)濟(jì) 運(yùn)行技術(shù)的發(fā)展，給上海也帶來了大溫差、小流量的空調(diào)冷凍水系統(tǒng)。大溫差、小流量水系 統(tǒng)看來主耍源白于美國和加拿大。h本近年來也在從事這方面的基礎(chǔ)性研究，并相繼發(fā)表了 -系列論文報告，對該項(xiàng)技術(shù)作出了肯定性的結(jié)論。一般大溫差、小流量的冷凍水系統(tǒng)對供、回水水溫度和溫差大致是取5/15

38、°c,溫差at =10°c,。為了獲得5°c的低溫和10°c的溫差，一般有3種做法：利用冰蓄冷系統(tǒng)提供低 溫水與z混合；采用滉化鋰吸收式制冷機(jī)與離心式冷水機(jī)組串聯(lián)運(yùn)行供冷；是采用大溫 差、低溫出水的離心式冷水機(jī)組。冷凍水系統(tǒng)采用大溫差、小流量的好處主要在于：a. 減小系統(tǒng)的循壞流量，降低水系統(tǒng)的輸送動力消耗。b. 減小管道截面尺寸，降低管道造價。c. 可減小管井截面積，減小敷設(shè)管道所需空間。d. 減小管道供冷時的沿程傳熱損失。e. 提肓凹水溫度，為冬季和過渡期實(shí)現(xiàn)新風(fēng)空氣供冷擴(kuò)大了利用的潛力。另據(jù)h本的實(shí)驗(yàn)研究，采用人溫差、小流量的冷水系統(tǒng)后，即使是把全部10°c的溫差 完全落實(shí)在一級（圖8所示為二級冷卻）冷卻器上，對其空氣側(cè)的供冷性能彫響也并不人, 基本上可不必因此而另訂標(biāo)